核心提示：鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質(zhì)）以生產(chǎn)規定參數和品質(zhì)的蒸汽、熱水（或其他工質(zhì)、或其他鍋爐（Boiler）是指利用燃料的燃燒熱能或其他熱能加熱給水（或其他工質(zhì)）以生產(chǎn)規定參數和品質(zhì)的蒸汽、熱水（或其他工質(zhì)、或其他工質(zhì)蒸汽）的機械設備。

用以發(fā)電的鍋爐稱(chēng)電站鍋爐或電廠(chǎng)鍋爐，又泛稱(chēng)為蒸汽發(fā)生器（SteamGenerator）。

鍋

“鍋”指的是工質(zhì)流經(jīng)的各個(gè)受熱面，一般包括省煤器、水冷壁、過(guò)熱器及再熱器等以及通流分離器件如聯(lián)箱、汽包（汽水分離器）等；

爐

“爐”一般指的是燃料的燃燒場(chǎng)所以及煙氣通道，如爐膛、水平煙道及尾部煙道等。

循環(huán)方式分類(lèi)：

鍋爐按照循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐。

自然循環(huán)鍋爐

給水經(jīng)給水泵升壓后進(jìn)入省煤器，受熱后進(jìn)入蒸發(fā)系統。蒸發(fā)系統包括汽包、不受熱的下降管、受熱的水冷壁以及相應的聯(lián)箱等。當給水在水冷壁中受熱時(shí)，部分水會(huì )變?yōu)檎羝?，所以水冷壁中的工質(zhì)為汽水混合物，而在不受熱的下降管中工質(zhì)則全部為水。

由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之間就會(huì )產(chǎn)生壓力差，在這種壓力差的推動(dòng)下，給水和汽水混合物在蒸發(fā)系統中循環(huán)流動(dòng)。這種循環(huán)流動(dòng)是由于水冷壁的受熱而形成，沒(méi)有借助其他的能量消耗，所以稱(chēng)為自然循環(huán)。

在自然循環(huán)中，每千克水每循環(huán)一次只有一部分轉變?yōu)檎羝?，或者說(shuō)每千克水要循環(huán)幾次才能完全汽化，循環(huán)水量大于生成的蒸汽量。單位時(shí)間內的循環(huán)水量同生成蒸汽量之比稱(chēng)為循環(huán)倍率。自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率約為4～30。

控制循環(huán)鍋爐

在循環(huán)回路中加裝循環(huán)水泵，就可以增加工質(zhì)的流動(dòng)推動(dòng)力，形成控制循環(huán)鍋爐。

在控制循環(huán)鍋爐中，循環(huán)流動(dòng)壓頭要比自然循環(huán)時(shí)增強很多，可以比較自由地布置水冷壁蒸發(fā)面，蒸發(fā)面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流動(dòng)，所以可以更好地適應鍋爐結構的要求。

控制循環(huán)鍋爐的循環(huán)倍率約為3～10。

自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐的共同特點(diǎn)是都有汽包。汽包將省煤器、蒸發(fā)部分和過(guò)熱器分隔開(kāi)，并使蒸發(fā)部分形成密閉的循環(huán)回路。汽包內的大容積能保證汽和水的良好分離。但是汽包鍋爐只適用于臨界壓力以下的鍋爐。

直流鍋爐

直流鍋爐沒(méi)有汽包，工質(zhì)一次通過(guò)蒸發(fā)部分，即循環(huán)倍率為1。

直流鍋爐的另一特點(diǎn)是在省煤器、蒸發(fā)部分和過(guò)熱器之間沒(méi)有固定不變的分界點(diǎn)，水在受熱蒸發(fā)面中全部轉變?yōu)檎羝?，沿工質(zhì)整個(gè)行程的流動(dòng)阻力均由給水泵來(lái)克服。

如果在直流鍋爐的啟動(dòng)回路中加入循環(huán)泵，則可以形成復合循環(huán)鍋爐。即在低負荷或者本生負荷以下運行時(shí)，由于經(jīng)過(guò)蒸發(fā)面的工質(zhì)不能全部轉變?yōu)檎羝?，所以在鍋爐的汽水分離器中會(huì )有飽和水分離出來(lái)，分離出來(lái)的水經(jīng)過(guò)循環(huán)泵再輸送至省煤器的入口，這時(shí)流經(jīng)蒸發(fā)部分的工質(zhì)流量超過(guò)流出的蒸汽量，即循環(huán)倍率大于1。

當鍋爐負荷超過(guò)本生點(diǎn)以上或在高負荷運行時(shí)，由蒸發(fā)部分出來(lái)的是微過(guò)熱蒸汽，這時(shí)循環(huán)泵停運，鍋爐按照純直流方式工作。

蒸汽參數分類(lèi)：

?低壓鍋爐

出口蒸汽壓力≤2.45MPa

?中壓鍋爐

出口蒸汽壓力2.94～4.90MPa

?高壓鍋爐

出口蒸汽壓力7.8～10.8MPa

?超高壓鍋爐

出口蒸汽壓力11.8～14.7MPa

?亞臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力15.7～19.6MPa

?超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>22.1MPa

?超超臨界壓力鍋爐

出口蒸汽壓力>27MPa

燃燒方式分類(lèi)

鍋爐按燃燒方式可分為層式燃燒鍋爐、懸浮燃燒鍋爐、旋風(fēng)燃燒鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐。其中懸浮燃燒鍋爐常見(jiàn)的火焰型式有切向、墻式及對沖、U型、W型等數種。

切向燃燒

切向燃燒是煤粉氣流從布置在爐膛四角（六角，八角）的直流式燃燒器引入爐膛進(jìn)行燃燒的方式。

一般一、二次風(fēng)口常為間隔布置，各風(fēng)口的幾何中心線(xiàn)都分別與中央的一個(gè)或幾個(gè)假想圓相切。

切向燃燒的特點(diǎn)是靠各角來(lái)的風(fēng)粉混合物協(xié)同動(dòng)作，在爐內形成一個(gè)強旋流火球燃燒。

煤粉的著(zhù)火和切向燃燒方式要求爐膛截面接近正方形，這時(shí)會(huì )和尾部豎井中的煙氣速度的選擇發(fā)生矛盾。

煤粉著(zhù)火和燃燒穩定性是靠點(diǎn)火三角區和上游鄰角過(guò)來(lái)的高溫火焰的對流傳熱支持。

火焰的形狀不僅與燃燒器布置、參數有關(guān)，還與爐膛形狀及假想切圓直徑有關(guān)。

假想切圓直徑大，有利于著(zhù)火穩定性，但容易使煤粉氣流刷墻造成爐壁結渣；切圓直徑小，有助于減輕結渣，但鄰角點(diǎn)燃作用延遲。

切向燃燒爐內旋轉的火炬有利于煤粉的燃盡；但是爐膛出口的殘余旋流易引起煙溫偏差、流量偏差，對過(guò)熱器、再熱器管工作不利。

對沖燃燒方式

將一定數量的旋流燃燒器布置在兩面相對的爐墻上，形成對沖火焰的燃燒方式。

旋流式燃燒器主要靠自身形成的回流卷吸燃燒室內高溫煙氣來(lái)加熱點(diǎn)燃煤粉，因此形成基本獨立的火炬。

對沖布置的火炬在燃燒室中心相遇對沖，然后轉彎向上。

與燃燒器前墻布置相比，前后墻對沖布置時(shí)，爐內火焰充滿(mǎn)情況較好，火焰在爐膛中部對沖，有利于增強擾動(dòng)。

旋流式燃燒器前后墻對沖布置和直流式燃燒器切向布置相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是上部爐膛寬度方向上的煙氣溫度和速度分布比較均勻，使過(guò)熱蒸汽溫度偏差較小，并可降低整個(gè)過(guò)熱器和再熱器的金屬最高點(diǎn)溫度。

另外，墻式對沖燃燒方式以煙氣擋板改變流經(jīng)低溫過(guò)熱器及低溫再熱器的煙氣量，從而調節再熱汽溫度。這種調節方式較四角燃燒爐多以擺動(dòng)燃燒器在垂直方向角度的方式要有效，運行中再熱器可不投減溫水，使循環(huán)熱效率不會(huì )因噴入減溫水而降低。

近幾年投運的墻式燃燒大型鍋爐燃用神府東勝等煤時(shí)出現了結渣問(wèn)題，其中爐膛容積最大的鍋爐防渣性能較差，說(shuō)明并非僅強調較低的容積及截面熱負荷即可有效緩解爐內結渣。

旋流燃燒器的類(lèi)型、結構，燃燒器的布置可能起著(zhù)相當重要作用。

因此，對對沖燃燒方式，旋流燃燒器的選型是重要的，同時(shí)還要控制單支燃燒器的功率，以及燃燒器區壁面熱負荷。

W型火焰燃燒方式

將直流或弱旋流式燃燒器布置在燃燒室前后墻爐拱上，使火焰開(kāi)始向下，再折回向上，在爐內形成W狀火焰的燃燒方式。

W型火焰燃燒方式由于爐膛溫度水平高，NOx生成量高。為了提高著(zhù)火穩定性，減少NOx生成量，新設計的鍋爐常將部分二次風(fēng)分別由前后墻引入，并用垂直下行一、二次風(fēng)動(dòng)量與近似水平對沖的部分二次風(fēng)和（或）三次風(fēng)的動(dòng)量比來(lái)調節W火焰的形狀。

根據燃用煤質(zhì)的不同，W形火焰燃燒室四周敷設適量的衛燃帶，用以提高火焰溫度和燃盡度。

W型火焰燃燒方式相對于前幾種燃燒方式而言，下?tīng)t膛的截面積偏大，且四周敷設衛燃帶，可使煤粉火焰具有較高溫度，而又不易沖墻，減少結渣的危險；但是，由于爐膛截面積大，形狀復雜，鍋爐本體造價(jià)大致要增加15％-25％。

另外，形成和控制W型火焰使充滿(mǎn)整個(gè)爐膛，要求成熟的設計經(jīng)驗和較高的運行水平。

W型火焰燃燒方式對難燃的貧煤及無(wú)煙煤在燃燒穩定性上優(yōu)于四角和墻式燃燒方式。

鍋爐型式分類(lèi)

鍋爐按其燃燒室、對流煙道間的相互布置方式又可分為Π型（倒U型）、塔型、半塔型（改良型）、T型、箱型、Γ型（倒L型）、U型等多種型式。

Π型鍋爐

Π型鍋爐布置主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、緊湊；排煙口在下方，故引、送風(fēng)機及除塵器等設備均可布置在地面；鍋爐構架較低，可采用鋼筋混凝土結構；尾部煙道中煙氣下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受熱面易于布置成逆流方式，以加強對流換熱；尾部受熱面檢修也比較方便。

主要缺點(diǎn)是：煙氣從燃燒室進(jìn)入對流煙道要轉彎，使煙氣的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及飛灰濃度分布不均勻，容易引起受熱面的局部磨損，而且影響傳熱；由于其燃燒室高度與尾部煙道高度要求近似相等，故尾部受熱面布置較困難，當燃用低熱值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣質(zhì)燃煤時(shí)，就會(huì )出現“布置危機”，占地也較大。

塔式鍋爐

塔式鍋爐即單煙道鍋爐，其對流受熱面全部布置在燃燒室上方的煙道里，筆直向上發(fā)展。

由于它取消了轉向室，使煙氣在對流受熱面中不改變流動(dòng)方向，又消除了燃燒室高度和尾部煙道高度不相稱(chēng)的布置矛盾，所以它是燃燒褐煤或多灰分煙、貧煤鍋爐的最佳爐型，此外鍋爐煙道有自生通風(fēng)作用，煙氣阻力有所降低。

其缺點(diǎn)是：空氣預熱器、引風(fēng)機、除塵器等設備位于鍋爐頂部，這將使鍋爐鋼架承受荷載加重，結構復雜，金屬耗量大，造價(jià)高，設備安裝和檢修難度加大。

所以現代大型鍋爐均采用改良型塔式布置。

這種布置型式只是將原塔式布置作少許變動(dòng)，即把空氣預熱器、引風(fēng)機及除塵器等分層低位布置在燃燒室后部。

用垂直煙道連通上部的省煤器和下部的空氣預熱器，而引風(fēng)機和除塵器則布置在爐后地面上。

這兩種統稱(chēng)為塔式鍋爐。

塔式布置常用于亞臨界及以上壓力的低循環(huán)倍率鍋爐和直流鍋爐。

對自然循環(huán)汽包爐或控制循環(huán)汽包爐，因其汽包笨重，給塔式布置帶來(lái)極大困難，故僅用于較小容量、較低參數鍋爐，目前所見(jiàn)到的國內、外最大容量為1000MW級機組。

T型鍋爐

T型鍋爐可解決Π型鍋爐和塔式鍋爐尾部受熱面布置的危機，減少了尾部煙道的深度和過(guò)渡煙道的高度。

但該爐型比Π型爐占地更大，管道連接復雜，金屬耗量也大，故只有當燃燒劣質(zhì)煤，需要布置很多對流受熱面時(shí)或當塔式鍋爐的容量受到限制（≥1000MW機組）時(shí)才考慮采用。

箱式鍋爐多用于燃油或燃氣。其燃燒室上方水平布置了過(guò)熱器、再熱器和省煤器，既保證了布置的緊湊性，又為鍋爐的快速維修創(chuàng )造了條件，且易于疏水、可縮短啟動(dòng)時(shí)間、熱膨脹性能也良好。

但制造工藝要術(shù)嚴格。Γ型鍋爐與Π型鍋爐很相近，只是取消了水平煙道，尾部前墻和水冷壁的后墻合用。

使包墻管簡(jiǎn)化和鍋爐深度減少，從而節省鋼材，但尾部受熱面檢修困難。

技術(shù)派系分類(lèi)

在上世紀，美國、日本和一些歐洲國家已經(jīng)形成了各具特色的三個(gè)技術(shù)派系：

（1）承襲美國B(niǎo)abcockandWilcox（B&W）公司特色；

（2）承襲原美國CombustionEngineering（CE）公司特色；

（3）承襲美國FosterWheeler（FW）公司特色。

B&W派系

（1）亞臨界壓力下的鍋爐都采用自然循環(huán)鍋爐；鍋爐汽包內采用旋風(fēng)分離器。

（2）采用前墻、后墻或者對沖布置的旋流式燃燒器。

（3）過(guò)熱汽溫和再熱汽溫多采用煙道擋板或煙氣再循環(huán)調溫。

（4）對于超臨界壓力的鍋爐采用歐洲本生式直流鍋爐和通用壓力鍋爐。

CE派系

（1）蒸汽壓力在13.7MPa表壓以下的采用自然循環(huán)，亞臨界壓力采用控制循環(huán)汽包鍋爐，汽包內采用軸流式汽水分離器。

（2）采用角置切向燃燒擺動(dòng)直流燃燒器。

（3）過(guò)熱汽溫采用噴水調節，再熱汽溫采用擺動(dòng)式燃燒器加微量噴水調節。

（4）超臨界壓力采用蘇爾壽直流鍋爐和復合循環(huán)鍋爐。

FW派系

（1）亞臨界壓力下采用自然循環(huán)，汽包內部常用水平式分離器。

（2）采用前、后墻或對沖布置旋流式燃燒器。

（3）廣泛采用輻射過(guò)熱器，甚至爐膛內設置全高的墻式過(guò)熱器或雙面曝光的過(guò)熱器隔墻，用煙氣擋板調溫。

（4）超臨界壓力采用FW－本生式直流鍋爐。

其它派系

（1）德國因為自身的煤炭資源較豐富，煤種以褐煤具多，所以德國的鍋爐技術(shù)發(fā)展相對較獨立，對于100MW以上機組均采用本生式直流鍋爐，而且都考慮變壓運行。

（2）俄羅斯的鍋爐技術(shù)發(fā)展道路也很具特色。他們不發(fā)展亞臨界參數，超高壓及以下均為自然循環(huán)鍋爐，從300MW起均為超臨界壓力直流鍋爐，且以拉姆辛鍋爐為主。

其他分類(lèi)

燃料

鍋爐按使用燃料可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐及燃用其他燃料（如油頁(yè)巖、垃圾、沼氣等）鍋爐。

排渣方式

鍋爐按照排渣方式可分為固態(tài)排渣和液態(tài)排渣兩種。固態(tài)排渣是指爐膛下部排出的灰渣呈灼熱的固態(tài)，落入排渣裝置經(jīng)冷卻水?；笈懦?。液態(tài)排渣指爐膛內的灰渣以熔融狀態(tài)從爐膛底部排出。

上世紀50年代、60年代為強化燃燒和解決燃用低揮發(fā)分低灰熔點(diǎn)燃煤的困難，液態(tài)排渣爐發(fā)展較快。

但因燃燒溫度高、排出NOX較多對環(huán)境保護不利、對煤種變化敏感、運行可靠性易受影響等因素限制，現在發(fā)展基本停滯，大部分鍋爐采用固態(tài)排渣方式。

通風(fēng)方式

鍋爐按通風(fēng)方式可分為平衡通風(fēng)鍋爐、微正壓鍋爐（2～4kPa）和增壓鍋爐。

所謂平衡通風(fēng)鍋爐指的是進(jìn)入鍋爐的供風(fēng)由風(fēng)機提供，燃燒后的煙氣經(jīng)風(fēng)機抽吸出去，爐膛燃燒室呈負壓狀態(tài)（-50～-200Pa），現在大型電站鍋爐基本都采用平衡通風(fēng)方式。微正壓鍋爐爐殼密封要求高，多用于燃油、燃氣鍋爐。增壓鍋爐爐內煙氣壓力高達1～1.5MPa，多用于燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)鍋爐。